Carbon stocks in organic matter fractions as affected by land use and soil management, with emphasis on no-tillage effect

Abstract

O uso e manejo do solo podem afetar as frações lábeis e humificadas da matéria orgânica (MO), mas a magnitude destas alterações é pouco conhecida em ambientes subtropicais. Este estudo avaliou os efeitos de quatro sistemas de uso e manejo do solo (mata, campo nativo, preparo convencional e plantio direto na sucessão trigo/soja) sobre (i) o estoque de carbono orgânico total (COT) (0-250mm), e nos (ii) estoques de carbono (C) em frações lábeis (grosseira, leve) e humificadas (associada aos minerais, substâncias húmicas) da MO na camada superficial (0-25mm) de um Latossolo bruno, no Sul do Brasil. Comparado à mata, o solo sob preparo convencional apresentou 36% (46,2Mg ha-1) menos COT na camada de 0-250mm, bem como um decréscimo generalizado no estoque de C em todas frações da MO na camada de 0-25mm. As frações grosseira (>53 m) e leve (<1kg dm-3) da MO foram as mais afetadas pelo sistema plantio direto, com incrementos no estoque de C de 393% (1,22Mg ha-1) e 289% (0,55Mg ha-1), respectivamente, em relação ao preparo convencional. Os estoques de C na MO associada aos minerais e nas substâncias húmicas aumentaram de forma semelhante (incrementos de 34% e 38%, respectivamente) no sistema plantio direto. Apesar dos aumentos percentualmente menores no estoque de C nas frações humificadas do que nas lábeis, em termos absolutos, os maiores incrementos ocorreram na matéria orgânica associada aos minerais e nas substâncias húmicas (3,06 e 2.95Mg C ha-1, respectivamente). O sistema plantio direto resultou num ambiente biologicamente menos oxidativo, favorável à preservação das frações lábeis e humificadas da MO. O processo de estabilização da MO pela sua interação com minerais de carga variável é provavelmente um fator fundamental na manutenção e recuperação da qualidade do solo e do ambiente em regiões tropicais e subtropicais.

Land use and soil management may affect both labile and humified soil organic matter (SOM) fractions, but the magnitude of these changes is poorly known in subtropical environments. This study investigated effects of four land use and soil management systems (forest, native pasture, and conventional tillage and no-tillage in a wheat/soybean succession) on (i) total soil organic carbon (SOC) stocks (0 to 250mm depth) and on (ii) carbon (C) stocks in labile (coarse, light) and humified (mineral-associated, humic substances) SOM fractions (0 to 25mm depth), in a Hapludox soil from southern Brazil. In comparison to the adjacent forest site, conventionally tilled soil presented 36% (46.2Mg ha-1) less SOC in the 0 to 250mm depth and a widespread decrease in C stocks in all SOM fractions in the 0 to 25mm depth. The coarse (>53 mm) and light (<1kg dm-3) SOM fractions were the most affected under notillage, showing 393% (1.22Mg C ha-1) and 289% (0.55Mg C ha- 1) increases, respectively, in relation to conventional tillage. Similar results were observed for mineral-associated SOM and humic substance C pools (34% and 38% increases, respectively) under no-tillage. Compared with labile SOM fraction results, the percentual increments on C stocks in humified fractions were smaller; but in absolute terms this C pool yielded the highest increases (3.06 and 2.95Mg C ha-1, respectively). These results showed that both labile and humified organic matter are better protected under the no-tillage system, and consequently less vulnerable to mineralization. Humified SOM stabilization process involving interactions with variable charge minerals is probably important in maintaining and restoring soil and environmental quality in tropical and subtropical regions.